Eletroquímica

Eletroquímica
2H2O(ℓ) → 2H2 (g) + O2 (g)
2 volts.…1vol.
Parte I
1. (Espcex (Aman) 2014) O sódio metálico reage com água,
produzindo gás hidrogênio e hidróxido de sódio, conforme
a equação não balanceada:
Na(s) + H2O( ℓ ) → NaOH(aq) + H2(g)
Baseado nessa reação, são feitas as seguintes afirmativas:
I. O sódio atua nessa reação como agente redutor.
II. A soma dos menores coeficientes inteiros que
balanceiam corretamente a equação é 7.
III. Os dois produtos podem ser classificados como
substâncias simples.
IV. Essa é uma reação de deslocamento.
Das afirmativas feitas, estão corretas:
a) Todas.
b) apenas I, II e III.
c) apenas I, II e IV.
d) apenas I, III e IV.
e) apenas II, III e IV.
2. (Fuvest 2014) Em uma aula de laboratório de Química, a
professora propôs a realização da eletrólise da água.
a) Considerando que a observação experimental não
corresponde à expectativa do aluno, explique por que a
resposta dada por ele está incorreta.
Posteriormente, o aluno perguntou à professora se a
eletrólise da água ocorreria caso a solução aquosa de
Na2SO4 fosse substituída por outra. Em vez de responder
diretamente, a professora sugeriu que o estudante
repetisse o experimento, porém substituindo a solução
aquosa de Na2SO4 por uma solução aquosa de sacarose
(C12H22O11).
b) O que o aluno observaria ao realizar o novo experimento
sugerido pela professora? Explique.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Leia o texto:
O uso mais popular do cloreto de sódio é na cozinha, onde
é utilizado para acrescentar sabor a uma infinidade de
alimentos e também como conservante e material de
limpeza. É na indústria química, no entanto, que ele é mais
consumido. São inúmeros os processos que fazem uso de
produtos do processamento desse sal.
3. (Unicamp 2014) O uso industrial do cloreto de sódio se
dá principalmente no processo de obtenção de alguns
importantes produtos de sua eletrólise em meio aquoso.
Simplificadamente, esse processo é feito pela passagem de
uma corrente elétrica em uma solução aquosa desse sal.
Pode-se afirmar que, a partir desse processo, seriam
obtidos:
a) gás hidrogênio, gás oxigênio e ácido clorídrico.
b) gás hidrogênio, gás cloro e ácido clorídrico.
c) gás hidrogênio, gás cloro e hidróxido de sódio em
solução.
d) gás hidrogênio, gás oxigênio e hidróxido de sódio em
solução.
Após a montagem de uma aparelhagem como a da figura
acima, e antes de iniciar a eletrólise, a professora
perguntou a seus alunos qual dos dois gases, gerados no
processo, eles esperavam recolher em maior volume. Um
dos alunos respondeu: “O gás oxigênio deve ocupar maior
volume, pois seus átomos têm oito prótons e oito elétrons
(além dos nêutrons) e, portanto, são maiores que os
átomos de hidrogênio, que, em sua imensa maioria, têm
apenas um próton e um elétron”.
Observou‐se, porém, que, decorridos alguns minutos, o
volume de hidrogênio recolhido era o dobro do volume de
oxigênio (e essa proporção se manteve no decorrer da
eletrólise), de acordo com a seguinte equação química:
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4. (Enem 2013) Músculos artificiais são dispositivos feitos
com plásticos inteligentes que respondem a uma corrente
elétrica com um movimento mecânico. A oxidação e
redução de um polímero condutor criam cargas positivas
e/ou negativas no material, que são compensadas com a
inserção ou expulsão de cátions ou ânions. Por exemplo, na
figura os filmes escuros são de polipirrol e o filme branco é
de um eletrólito polimérico contendo um sal inorgânico.
Quando o polipirrol sofre oxidação, há a inserção de ânions
para compensar a carga positiva no polímero e o filme se
expande. Na outra face do dispositivo o filme de polipirrol
sofre redução, expulsando ânions, e o filme se contrai. Pela
montagem, em sanduíche, o sistema todo se movimenta de
forma harmônica, conforme mostrado na figura.
Página 1
raspas de cobre metálico a esse mesmo tubo. Observou
que houve liberação de calor e de um gás marrom, e que a
solução se tornou azul. A seguir, adicionou raspas de cobre
a dois outros tubos (II e III), contendo, respectivamente,
soluções aquosas de ácido clorídrico (HCℓ(aq)) e nitrato
de sódio (NaNO3(aq)). Não observou qualquer mudança nos
tubos II e III, ao realizar esses testes.
2+
Sabe-se que soluções aquosas de íons Cu são azuis e que
o gás NO2 é marrom.
a) Escreva, nos espaços delimitados abaixo, as equações
que representam a semirreação de oxidação e a
semirreação de redução que ocorrem no tubo I.
Semirreação
de oxidação
A camada central de eletrólito polimérico é importante
porque
a) absorve a irradiação de partículas carregadas, emitidas
pelo aquecimento elétrico dos filmes de polipirrol.
b) permite a difusão dos íons promovida pela aplicação de
diferença de potencial, fechando o circuito elétrico.
c) mantém um gradiente térmico no material para
promover a dilatação/contração térmica de cada filme
de polipirrol.
d) permite a condução de elétrons livres, promovida pela
aplicação de diferença de potencial, gerando corrente
elétrica.
e) promove a polarização das moléculas poliméricas, o que
resulta no movimento gerado pela aplicação de
diferença de potencial.
5. (Unicamp 2013) Um efluente industrial contaminado por
6+
Cr recebe um tratamento químico que consiste na sua
acidificação e na adição de ferro metálico. O ferro metálico
2+
e o ácido reagem entre si, dando origem ao íon Fe . Este,
6+
por sua vez, reage com o Cr , levando à formação dos íons
3+
3+
Fe e Cr . Depois desse passo do tratamento, o pH do
efluente é aumentado por adição de uma base, o que leva à
formação dos correspondentes hidróxidos pouco solúveis
dos íons metálicos presentes. Os hidróxidos sólidos
formados podem, assim, ser removidos da água.
Semirreação
de redução
b) Qual foi o objetivo da estudante ao realizar os testes com
HCℓ(aq) e NaNO3(aq)? Explique.
7. (Unesp 2013) Compostos de crômio têm aplicação em
muitos processos industriais, como, por exemplo, o
tratamento de couro em curtumes e a fabricação de tintas
e pigmentos. Os resíduos provenientes desses usos
industriais contêm, em geral, misturas de íons cromato
2–
(CrO4 ), dicromato e crômio, que não devem ser
descartados no ambiente, por causarem impactos
significativos.
Sabendo que no ânion dicromato o número de oxidação do
crômio é o mesmo que no ânion cromato, e que é igual à
metade desse valor no cátion crômio, as representações
químicas que correspondem aos íons de dicromato e
crômio são, correta e respectivamente,
2–
4+
a) Cr2O5 e Cr .
2–
4+
b) Cr2O9 e Cr .
2–
3+
c) Cr2O9 e Cr .
2–
3+
d) Cr2O7 e Cr .
2–
2+
e) Cr2O5 e Cr .
a) Em relação ao tratamento químico completo do efluente
industrial acima descrito, dê um exemplo de reação em
que não houve transferência de elétrons e um exemplo
de reação em que houve transferência de elétrons.
b) O resíduo sólido obtido ao final do processo de
tratamento químico pode ser separado da água por
decantação ou por filtração. Desenhe dois esquemas
para representar essas técnicas, incluindo possíveis
legendas.
8. (Fgv 2013) O molibdênio é um metal de aplicação
tecnológica em compostos como MoS2 e o espinélio,
MoNa2O4, que, por apresentarem sensibilidade a variações
de campo elétrico e magnético, têm sido empregados em
dispositivos eletrônicos. Os números de oxidação do
molibdênio no MoS2 e no MoNa2O4 são, respectivamente,
a) +2 e +2.
b) +2 e +3.
c) +4 e +3.
d) +4 e +4.
e) +4 e +6.
6. (Fuvest 2013) Uma estudante de Química elaborou um
experimento para investigar a reação entre cobre metálico
(Cu) e ácido nítrico (HNO3(aq)). Para isso, adicionou o ácido
nítrico a um tubo de ensaio (I) e, em seguida, adicionou
9. (Espcex (Aman) 2013) Considere as semirreações com os
seus respectivos potenciais-padrão de redução dados nesta
tabela:
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Página 2
Prata
Ag+ ( aq) + e− → Ag0( s )
E0red = +0,80 V
Cobre
Cu2+ ( aq) + 2e − → Cu0( s )
E0red = +0,34 V
Chumbo
Pb2+ ( aq) + 2e− → Pb0( s )
E0red = −0,13 V
Niquel
Ni2+ ( aq) + 2e− → Ni0( s )
E0red = −0,24 V
Zinco
Zn2+( aq) + 2e− → Zn0( s )
E0red = −0,76 V
Mg2+ ( aq) + 2e − → Mg0( s )
E0red = −2,37 V
Magnési
o
Baseando-se nos dados fornecidos, são feitas as seguintes
afirmações:
I. O melhor agente redutor apresentado na tabela é a prata;
II. A reação Zn2+ ( aq) + Cu0( s ) → Zn0( s ) + Cu2+ ( aq) não é
espontânea;
III. Pode-se estocar, por tempo indeterminado, uma solução
de nitrato de níquel II, em um recipiente revestido de
zinco, sem danificá-lo, pois não haverá reação entre a
solução estocada e o revestimento de zinco do
recipiente;
IV. A força eletromotriz de uma pilha eletroquímica
formada por chumbo e magnésio é 2,24 V;
V. Uma pilha eletroquímica montada com eletrodos de
cobre e prata possui a equação global:
CFCs na atmosfera, modificando o ciclo do carbono e
gerando o efeito estufa.
c) na respiração dos seres vivos ocorre a oxidação do
carbono atmosférico para compostos orgânicos,
enquanto que na fotossíntese o carbono e o oxigênio
atmosféricos são reduzidos.
d) a fração de matéria orgânica vegetal e animal removida
do contato com o oxigênio atmosférico transformou-se
em compostos de carbono no estado reduzido, dando
origem às reservas de carvão, petróleo e gás.
2. (Ufmg 2013) Para determinar a quantidade de O2(g)
constituinte do ar atmosférico, um grupo de estudantes
desenvolveu este experimento:
Um chumaço de palha de aço, embebido em vinagre, foi
colocado no fundo de uma proveta. Em seguida, a proveta
foi emborcada em um béquer contendo água, como
indicado na figura 1.
Alguns minutos depois, a palha de aço apresentava sinais
de oxidação e o nível da água no interior da proveta havia
subido como representado na figura 2.
2 Ag+ ( aq) + Cu0( s ) → 2 Ag0( s ) + Cu2+( aq) .
Das afirmações acima, estão corretas apenas:
a) I e II
b) I, II e IV
c) III e V
d) II, IV e V
e) I, III e V
Parte II
1. (Ufsj 2013) Os ciclos biogeoquímicos são importantes
para a vida na Terra, pois mantêm o equilíbrio entre o meio
físico e o biológico e permitem a troca de matéria e energia
entre a hidrosfera, a atmosfera e a litosfera.
Em relação ao ciclo do carbono, é CORRETO afirmar que
a) devido à acidez dos oceanos o CO2 atmosférico que se
solubiliza na água é convertido a carbonato e precipitado
como carbonato de cálcio, aumentando o volume dos
oceanos por sedimentação.
b) o uso de compostos de carbono como combustíveis leva
a um aumento da concentração de gases como metano e
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a) Considerando que a proveta tenha 25 cm de altura e que
o nível da água em seu interior subiu 5 cm, CALCULE a
porcentagem, em volume, de gás oxigênio contido no ar
atmosférico. Suponha que o volume da palha de aço seja
desprezível e que todo O2 no interior da proveta tenha
sido consumido.
Em presença de oxigênio e em meio ácido, a palha de aço,
que é composta principalmente por ferro, sofre oxidação.
Essa reação pode ser representada pela equação química:
2Fe ( s ) + O2 ( g ) + 4H+ ( aq) → 2Fe2+ ( aq ) + 2H2O ( ℓ )
b) CALCULE a massa, em gramas, de ferro oxidado na palha
de aço, considerando a resposta ao item acima e
sabendo, ainda, que:
— cada centímetro de altura da proveta corresponde a
3
um volume de 7 cm ;
— o volume molar de um gás a 25°C e 1 atm é igual a
24,5 L.
Página 3
O mesmo experimento pode ser realizado utilizando-se um
pedaço de palha de aço umedecida somente com água.
Nesse caso, o processo levará alguns dias para ocorrer
completamente. Neste quadro estão apresentados os
potenciais padrão de redução de três semirreações.
Semirreações
E0 ( V )
O2 ( g ) + 4H+ ( aq ) + 4 e – → 2H2O ( ℓ )
+1,23
O2 ( g ) + 2H2O ( ℓ ) + 4 e – → 4OH– ( aq)
+0,40
Fe2+ ( aq ) + 2 e – → Fe ( s )
–0,44
c) A partir dos dados desse quadro e de informações
anteriormente fornecidas, ESCREVA a equação química
que representa a reação de oxidação do ferro sem a
presença do ácido e CALCULE a diferença de potencial
dessa reação.
3. (G1 - cftmg 2010) Um estudante precisa armazenar uma
solução aquosa de ácido clorídrico e dispõe de quatro
frascos metálicos:
FRASCOS
METAIS
I
alumínio
II
A placa de prata foi deixada em repouso dentro do béquer
por uma semana.
Com base nessas informações, é correto afirmar:
a) A placa de prata irá dissolver-se na solução de CuSO4.
b) Após o repouso, o sistema não apresentou nenhuma
modificação.
c) Cobre metálico depositou-se na superfície da placa.
d) O sistema mostrado representa uma meia pilha.
Parte III
1. (Ufjf 2012) Os produtos comerciais, água sanitária e
água oxigenada, são, respectivamente, soluções de
hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogênio. Suas
aplicações vão do uso doméstico ao industrial, passando
pela desinfecção de água de piscinas e da rede de
abastecimento, de hospitais, entre outros.
Dados:
O2( g) + 2H+( aq ) + 2 e− → H2O2(aq)
E0 = 0,695 V
cobre
CℓO−( aq) + H2O( ℓ ) + 2 e− → Cℓ −(aq) + 2OH−( aq)
E0 = 0,90 V
III
ferro
MnO4 −( aq) + 8H+ ( aq) + 5 e− → Mn2+( aq) + 4H2O( ℓ ) E0 = 1,51 V
IV
prata
Considerando os seguintes valores de potenciais, em volts,
0
E 2H+ / H2 = 0,00
0
E Al+3 / Al = – 1,68
0
E Fe+2 / Fe = – 0,41
0
E Ag+ / Ag = + 0,80
0
E Cu+2 / Cu = + 0,34 ,
os frascos que podem ser utilizados pelo estudante são
apenas
a) II e III.
b) II e IV.
c) I e III.
d) I e IV.
4. (Ufop 2010) A figura abaixo mostra esquematicamente
um experimento realizado por um estudante nas aulas de
Química. Ao lado da figura, estão os valores de potenciais
padrões de redução fornecidos pelo seu professor.
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a) Se misturarmos água sanitária com água oxigenada,
teremos a produção de oxigênio, de acordo com a
reação:
CℓO −( aq) + H2O2( aq) → Cℓ −( aq) + H2O( ℓ ) + O2( g)
Indicar o agente oxidante e o agente redutor.
b) Calcule o ∆E do processo do item a. O processo é ou
não espontâneo? Por quê?
c) Sabe-se que os íons permanganato e manganês II,
quando em solução, têm colorações violeta e incolor,
respectivamente. Qual (is) agente (s) mostrado (s) nas
semirreações poderia (m) descolorir uma solução de
permanganato em meio ácido? Justifique sua resposta.
d) Escreva a reação balanceada do permanganato com
peróxido de hidrogênio em meio ácido.
2. (Ufjf 2012) Um aluno fez experimentos eletroquímicos
com placas de cobre e soluções ácidas e salinas. No
primeiro experimento, a placa de cobre foi mergulhada em
uma solução de ácido clorídrico (pH=1). No segundo
experimento, outra placa de cobre foi mergulhada em uma
solução de nitrato de prata. Com base nos valores de
potencial apresentados abaixo, responda aos itens a, b, c,
d.
Página 4
Ag+(aq) + 1 e− ⇌ Ag(s)
Eº = +0,80V
Cu2(aq) + 2 e− ⇌ Cu(s)
Eº = +0,34V
Zn2(aq) + 2 e − ⇌ Zn(s)
Eº = −0,76V
2H+(aq) + 2 e− ⇌ H2(g)
Eº = +0,00V
Au3+(aq) + 3 e − ⇌ Au(s)
Eº = +1,42V
b) Explique a diferença observada que ocorre no brilho da
lâmpada entre as soluções II e III. Calcule a concentração
-1
de NaCℓ, em mol L , da solução III.
c) Calcule o valor de pH encontrado para a solução IV.
d) As soluções IV e V possuem o mesmo volume e a mesma
concentração molar. No entanto, os resultados dos
testes foram diferentes. Explique esse fato.
a) Ocorreu alguma reação no primeiro experimento?
Explique.
b) Identifique os agentes redutor e oxidante do segundo
experimento.
c) Calcule a ddp do processo, caso a placa de cobre seja
trocada por uma placa de zinco no primeiro
experimento.
d) Se a placa de cobre for trocada por uma placa de ouro, o
que ocorreria no segundo experimento? Justifique.
3. (Ufjf 2011) A condutividade de cinco soluções foi
avaliada qualitativamente de acordo com a intensidade do
brilho de uma lâmpada, conforme ilustrado na figura a
seguir.
4. (Ufjf 2011) A corrosão eletroquímica é um processo
passível de ocorrer quando o metal está em contato com
um eletrólito, onde acontecem, simultaneamente, as
reações anódicas e catódicas. Um processo de corrosão
acontece segundo as semirreações descritas a seguir,
originando, assim, a formação de hidróxido ferroso.
+
−
I. Fe( s) → Fe(2aq
) + 2e
II. 2H2 O( ℓ ) + 2e − → H2( g) + 2OH(−aq)
Em meio de alto teor de oxigênio, o hidróxido ferroso sofre
a seguinte transformação, através das duas reações
descritas abaixo:
III. 2Fe ( OH)2( aq) + H2 O( ℓ ) + 1 2O2( g) → 2Fe ( OH)3(aq)
IV. 2Fe ( OH)3(aq) → Fe2O3 ⋅ H2O( s) + 2H2 O( ℓ )
Acerca do processo de corrosão e das reações
apresentadas, responda aos itens a seguir.
Foram testadas as seguintes soluções:
Solução
Brilho
da
lâmpad
a
I
1,0 g de
açúcar
em 20
mL de
água
não
observad
o
II
0,58
5g
de
NaCℓ
em
50
mL
de
água
fraco
III
0,585
g de
NaCℓ
em 10
mL de
água
IV
20 mL
de
HCℓ
0,10
-1
mol L
muito
intens
o
intens
o
V
20 mL
de
ácido
acétic
o
0,10
-1
mol L
fraco
Dados:
7
Açúcar (sacarose): C12H22O11; Ka (HCℓ) = 10 ; Ka (CH3COOH)
-5
= 1,8 x 10
a) Explique o resultado dos testes realizados com as
soluções I e II.
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a) Equacione a reação global das reações I e II descritas
acima.
b) Identifique quais são os agentes oxidante e redutor da
reação global do item a.
c) Considerando as equações III e IV, escreva a reação de
formação do óxido férrico monoidratado a partir do
hidróxido ferroso.
d) Segundo a tabela de potenciais de redução, escolha um
metal que pode ser utilizado como metal de sacrifício,
protegendo o ferro de uma tubulação. Justifique.
5. (Ufjf 2007) Os potenciais padrão de redução dos íons
+2
+2
Zn (aq) e Cu (aq) para seus estados metálicos são
respectivamente - 0,76 V e + 0,34 V. Sobre este sistema de
óxido-redução, assinale a afirmativa INCORRETA.
+2
0
0
+2
a) A reação Zn (aq) + Cu (s) → Zn (s) + Cu (aq) tem
diferença de potencial igual a -1,10 V.
0
+2
+2
0
b) A reação Zn (s) + Cu (aq) → Zn (aq) + Cu (s)
corresponde à reação de uma pilha.
+2
0
0
+2
c) A reação Zn (aq) + Cu (s) → Zn (s) + Cu (aq) é
espontânea.
0
+2
+2
0
d) Na reação Zn (s) + Cu (aq) → Zn (aq) + Cu (s), o
+2
Cu (aq) é um agente oxidante.
+2
e) É preciso fornecer energia para que a reação Zn (aq) +
0
0
+2
Cu (s) → Zn (s) + Cu (aq) aconteça.
Página 5
6. (Ufjf 2007) O níquel é um elemento químico que, através
de processos eletroquímicos, permite uma série de
aplicações no nosso cotidiano. Uma delas é a niquelação,
processo no qual a superfície de uma peça metálica é
revestida com uma fina camada de níquel metálico. Outra
aplicação seria a produção de baterias que, além de serem
recarregáveis, também são bastante leves e adequadas
para telefones celulares e calculadoras. Observe a seguir as
semi-reações e os potenciais-padrão de redução dos
processos eletroquímicos citados; a partir dessas
informações, responda os itens que seguem.
Processo 1 (Niquelação)
2+
-
Ni (aq) + 2e
Ni(s)
0
E = - 0,24 V
-
-
Cℓ2(g) + 2e
2 Cℓ (aq)
0
E = 1,36 V
Processo 2 (Bateria)
-
-
NiO(OH)(s) + H2O(ℓ) + e
Ni(OH)2(s) + OH (aq)
0
E = 0,52 V
-
-
Cd(OH)2(s) + 2e
Cd(s) + 2 OH (aq)
0
E = - 0,81 V
0
a) Calcule os valores de ∆E para formação do níquel
metálico, no Processo 1, e para formação do hidróxido
de cádmio, no Processo 2.
0
b) Com base nos valores de ∆E , responda se os processos
são espontâneos ou não. Justifique sua resposta.
c) No caso de processos não espontâneos, explique como é
possível a ocorrência das reações.
d) Escreva a reação global balanceada do Processo 2 e
identifique o agente oxidante e o agente redutor.
e) Como poderia obter-se a recarga da bateria? Explique do
ponto de vista das reações químicas envolvidas.
7. (Ufjf 2006) O método de determinação da concentração
de água oxigenada numa solução é baseado na reação
entre a água oxigenada e o permanganato de potássio em
meio ácido. Este método é utilizado no controle de
qualidade do produto "água oxigenada" comumente
vendido em farmácias. As semi-reações do processo, com
seus respectivos potenciais padrão de redução, são as
seguintes:
-
+
-
+
-
2 H (aq) + O2(g) + 2 e → H2O2(ℓ)
0
E = 0,68 V
a) Escreva a reação global balanceada do processo.
b) Indique os agentes oxidante e redutor do processo.
0
c) Calcule o ∆E do processo. Este processo é espontâneo?
Justifique.
d) Escreva a expressão matemática da lei cinética ou de
velocidade da reação global do processo.
e) Sabendo que tal reação somente ocorre em meio ácido,
+
e supondo que a concentração de íons H no meio
-2
reacional é de 1,0 × 10 mol/L, calcule o pH inicial da
solução. Demonstre seu cálculo.
8. (Ufjf 2003) O composto Fe2O3.nH2O é um dos
componentes da ferrugem, resultante da reação química
que ocorre em ligas metálicas que contêm ferro, quando
expostas ao ar atmosférico úmido. Na formação da
ferrugem, pode-se afirmar que:
a) ocorre a oxidação do ferro.
b) no composto Fe2O3.nH2O, o ferro possui número de
oxidação igual a zero.
c) ocorre a redução do ferro.
d) o oxigênio sofre oxidação.
e) não é necessária a presença de água para que a ferrugem
seja formada.
9. (Ufjf 2002) Os alvejantes, utilizados para o
branqueamento de tecidos e para a limpeza em geral, são
soluções constituídas principalmente por hipoclorito de
sódio. O efeito descorante dos alvejantes é causado pela
liberação do chamado "cloro ativo" - Cℓ2(g), que é formado
a partir da decomposição dos hipocloritos e cloretos
constituintes da solução. A equação a seguir representa
esta decomposição:
NaCℓO(aq) + NaCℓ(aq) + H2SO4(aq) →
→ Na2SO4(aq) + H2O(ℓ) + Cℓ2(g)
Com base nas informações apresentadas, responda aos
itens a seguir:
a) Dentre os produtos da reação mostrada, indique as
substâncias que são iônica(s), covalente(s) polar(es) e
covalente(s) apolar(es).
b) Quais são os 4 números quânticos do elétron
desemparelhado do halogênio mencionado, considerando
o átomo neutro, no seu estado fundamental?
2+
MnO4 (aq) + 8 H (aq) + 5 e → Mn (aq) + 4 H2O(ℓ)
0
E = 1,51 V
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Página 6
Para seu funcionamento ininterrupto, a célula precisa ser
continuamente alimentada com o oxigênio do ar e com o
gás hidrogênio proveniente da seguinte reação química:
CH4(g) + 2H2O(v) → CO2(g) + 4H2(g)
-1
Entalpias de formação (kJ.mol )
c) Escreva as semirreações de oxidação-redução do sistema
e indique o elemento químico que sofre oxidação e o que
sofre redução.
10. (Ufjf 2002) A Vitamina C, ácido ascórbico, presente em
grande concentração nos frutos cítricos, é essencial para os
seres humanos. Suas propriedades redutoras (ou antioxidantes) são bastante conhecidas e podem ser
evidenciadas através de sua reação com iodo (I2). A solução
de iodo, de coloração castanha, torna-se incolor após a
adição de suco de limão, devido à formação de íon iodeto.
Assinale a alternativa que apresenta a afirmativa ERRADA:
a) A reação de redução do iodo pode ser representada por
I2+2e → 2I .
b) O iodo tem maior potencial normal de redução do que a
vitamina C.
c) A vitamina C oxida o iodo a iodeto.
d) O caráter redutor da vitamina C deve ser maior do que o
caráter redutor do iodo.
e) A vitamina C perde elétrons na reação mencionada.
Parte IV
CH4(g)
- 75
H2O(v)
- 241
CO2(g)
- 394
Considere os valores a seguir, relativos ao funcionamento
da célula sob condições-padrão:
Potenciais de redução dos eletrodos (V)
2 H2O(l) + 2 e- → H2(g) + 2 OH-(aq)
-
O2(g)+ 2 H2O(l)+ 4 e- → 4 OH (aq)
- 0,83
0,40
Calcule a força eletromotriz, em volts, da célula a
combustível e a variação de entalpia, em kJ, da reação de
obtenção do hidrogênio.
3. (Uerj 2009) As baterias utilizadas em automóveis são
formadas, em geral, por placas de chumbo imersas em
solução aquosa de ácido sulfúrico. Durante seu processo de
descarga, ocorrem as seguintes reações de oxi-redução:
SO24− (aq) → PbSO4(s) + 2 e-
1. (Uerj 2012) Em um experimento pioneiro, a cientista
Marie Curie isolou a forma metálica do elemento químico
rádio, por meio da eletrólise ígnea com eletrodos inertes do
cloreto de rádio.
Nomeie o tipo de ligação interatômica presente no cloreto
de rádio e escreva a equação química que representa a
eletrólise desse composto.
Pb(s) +
2. (Uerj 2010) A célula a combustível é um tipo de pilha
que gera energia elétrica a partir da reação química entre
os gases hidrogênio e oxigênio, como mostra o esquema:
Com o objetivo de determinar a carga fornecida por uma
dessas baterias, foram realizadas algumas medidas, cujos
resultados estão apresentados na tabela a seguir.
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+
PbO2(s) + 4 H (aq) +
SO24− (aq) + 2 e- →
→ PbSO4(s) + 2 H2O(ℓ)
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inertes, uma corrente de 1,00 A passa por uma solução
aquosa de cloreto de ferro, produzindo Fe(s) e Cℓ2(g).
Admita que 2,80 g de ferro são depositados no catodo,
quando a célula funciona por 160 min 50 s.
Determine a fórmula do cloreto de ferro utilizado na
preparação da solução originalmente eletrolisada e escreva
a equação eletroquímica que representa a descarga
ocorrida no anodo.
Determine a carga, em Coulombs, fornecida pela bateria
durante o processo de descarga.
4. (Uerj 2009) Alguns animais, como o peixe elétrico,
conseguem gerar corrente elétrica pela simples migração
de íons de metais alcalinos através de uma membrana. O
órgão elétrico desse peixe é formado por células chamadas
de eletroplacas, que são similares às musculares, mas não
se contraem. Essas células são discos achatados, nos quais
uma das superfícies é inervada por terminações nervosas
colinérgicas. Quando estimuladas, apenas a superfície
inervada é despolarizada. Milhares de eletroplacas
empilham-se em série formando conjuntos que, por sua
vez, se dispõem em paralelo.
O esquema a seguir, representando esses conjuntos,
detalha também a estrutura básica da eletroplaca e mostra
os potenciais de repouso da membrana e a sua inversão na
face inervada, quando o nervo é estimulado.
6. (Uerj 2004) O magnésio, graças a sua leveza, é usado na
indústria espacial e aeronáutica, em aparelhos óticos e
equipamentos em geral. As ligas de magnésio, muito
resistentes, são empregadas na fabricação de motores e
fuselagens de aviões. A maior parte deste metal é
produzida pela eletrólise ígnea do cloreto de magnésio
obtido da água do mar.
Ao passarmos uma corrente elétrica de carga de 19.300 C
através de cloreto de magnésio fundido, são produzidas
massas de magnésio metálico e de gás cloro, em gramas,
respectivamente iguais a:
(Dados: Mg = 24, Cl = 35,5; 1F = 96500 C)
a) 2,4 e 3,55
b) 2,4 e 7,10
c) 4,8 e 7,10
d) 4,8 e 14,2
Parte V
1. (Espcex (Aman) 2014) Algumas peças de motocicletas,
bicicletas e automóveis são cromadas. Uma peça
automotiva recebeu um “banho de cromo”, cujo processo
denominado cromagem consiste na deposição de uma
camada de cromo metálico sobre a superfície da peça.
Sabe-se que a cuba eletrolítica empregada nesse processo
(conforme a figura abaixo), é composta pela peça
automotiva ligada ao cátodo (polo negativo), um eletrodo
inerte ligado ao ânodo e uma solução aquosa de 1mol ⋅ L−1
de CrCℓ 3 .
Como também ocorre na célula muscular, a inversão do
potencial da superfície inervada da eletroplaca é
consequência da rápida difusão para o interior dessa célula
do seguinte íon:
+
a) K
+
b) Na
++
c) Ca
++
d) Mg
5. (Uerj 2007) Em uma célula eletrolítica, com eletrodos
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Supondo que a solução esteja completamente dissociada e
que o processo eletrolítico durou 96,5 min sob uma
Página 8
corrente de 2 A, a massa de cromo depositada nessa peça
foi de
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Dados: massas atômicas Cr = 52 u e Cℓ = 35,5 u.
1 Faraday = 96500 C/mol de e
a) 0,19 g
b) 0,45 g
c) 1,00 g
d) 2,08 g
e) 5,40 g
O silício metalúrgico, purificado até atingir 99,99% de
pureza, é conhecido como silício eletrônico. Quando cortado
em fatias finas, recobertas com cobre por um processo
eletrolítico e montadas de maneira interconectada, o silício
eletrônico transforma-se em microchips.
A figura reproduz uma das últimas etapas da preparação de
um microchip.
Leia o texto para responder à questão.
2. (Mackenzie 2013) O fluoreto de sódio é um sal
inorgânico derivado do fluoreto de hidrogênio, usado na
prevenção de cáries, na fabricação de defensivos agrícolas e
pastas de dentes. Nessa última aplicação, esse sal inibe a
desmineralização dos dentes, prevenindo, por isso, as
cáries. Em condições e cuidados adequados para tal, foram
realizadas as eletrólises ígnea e aquosa dessa substância,
resultando em uma série de informações, as quais constam
da tabela a seguir:
Descarga no ânodo
Substância produzida
no ânodo
Descarga no cátodo
Substância produzida
no cátodo
Eletrólise
ígnea
íon F
Eletrólise
aquosa
íon OH
gás flúor
vapor de água
+
íon Na
sódio
metálico
íon H
+
gás hidrogênio
De acordo com seus conhecimentos eletroquímicos, podese afirmar que, na tabela preenchida com informações dos
processos eletrolíticos,
a) não há informações incorretas.
b) todas as informações estão incorretas.
c) há apenas uma informação incorreta.
d) há duas informações incorretas.
e) há três informações incorretas.
3. (Fgv 2013) Baterias de lítio são o principal componente
dos mais recentes carros elétricos ou híbridos com motor a
gasolina, que já estão em testes em São Paulo.
(Revista Pesquisa Fapesp, n.o 199, pág. 72. Adaptado)
Sobre o funcionamento da bateria de lítio na geração de
energia elétrica, é correto afirmar que no anodo ocorre a
reação de
a) redução; o polo positivo é o catodo e a sua ddp é
positiva.
b) redução; o polo negativo é o catodo e a sua ddp é
negativa.
c) oxidação; o polo negativo é o catodo e a sua ddp é
positiva.
d) oxidação; o polo positivo é o catodo e a sua ddp é
negativa.
e) oxidação; o polo positivo é o catodo e a sua ddp é
positiva.
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As fatias de silício são colocadas numa solução de sulfato de
cobre. Nesse processo, íons de cobre deslocam-se para a
superfície da fatia (cátodo), aumentando a sua
condutividade elétrica.
(http://umumble.com. Adaptado.)
4. (Unesp 2013) O processo de recobrimento das fatias de
silício é conhecido como
a) eletrocoagulação.
b) eletrólise ígnea.
c) eletrodeformação.
d) galvanoplastia.
e) anodização.
5. (Unesp 2012) Um estudante montou a célula
eletroquímica ilustrada na figura, com eletrodos de Cu (s) e
Ni (s) de massas conhecidas.
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Fe2+ + 2 e− → Fe E° = − 0,44 V
Considerando esta pilha e os dados abaixo, indique a
afirmativa correta.
a) A placa de ferro perde massa, isto é, sofre “corrosão”.
b) A diferença de potencial registrada pelo voltímetro é de
1,22 V (volts).
c) O eletrodo de alumínio é o cátodo.
d) O potencial padrão de oxidação do alumínio é menor
que o potencial padrão de oxidação do ferro.
e) À medida que a reação ocorre, os cátions K + da ponte
salina se dirigem para o béquer que contém a solução de
Aℓ 2 ( SO4 )3 .
A 25ºC e 1 atm, quando as duas semicélulas foram ligadas
entre si, a célula completa funcionou como uma célula
galvânica com ∆E = 0,59 V . A reação prosseguiu durante
a noite e, no dia seguinte, os eletrodos foram pesados. O
eletrodo de níquel estava mais leve e o eletrodo de cobre
mais pesado, em relação às suas massas iniciais.
Considerando Cu+2 (aq) + 2e − → Cu (s) e Eored = +0,34V
, escreva a equação da reação espontânea que ocorre na
pilha representada na figura e calcule o potencial de
+2
redução da semicélula de Ni /Ni. Defina qual eletrodo é o
cátodo e qual eletrodo é o ânodo.
6. (Espcex (Aman) 2012) Considere o esquema a seguir,
que representa uma pilha, no qual foi colocado um
voltímetro e uma ponte salina contendo uma solução
saturada de cloreto de potássio. No Béquer 1,
correspondente ao eletrodo de alumínio, está imersa uma
placa de alumínio em uma solução aquosa de sulfato de
(
)
alumínio 1mol ⋅ L−1 e no Béquer 2, correspondente ao
eletrodo de ferro, está imersa uma placa de ferro em uma
(
)
solução aquosa de sulfato de ferro 1mol ⋅ L−1 . Os dois
metais, de dimensões idênticas, estão unidos por um fio
metálico.
DADOS:
Potenciais padrão de redução (E°red ) a 1 atm e 25 °C.
Aℓ3+ + 3 e − → Aℓ E° = − 1,66 V
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